SOLAR TERMAL SİSTEM NEDİR? NEDEN KULLANILMALIDIR? SANAYİ SEKTÖRÜNDE DOĞALGAZIN YERİNİ ALABİR Mİ VEYA NE KADARINI KARŞILAYABİLİR?

SOLAR TERMAL SİSTEM NEDİR?

Solar termal sistem, güneş enerjisini termal enerjiye (ısı) dönüştüren bir teknolojidir. Solar termal cihazlar, gelen güneş radyasyonunu emerek, güneş enerjisini ısıya dönüştürür ve daha sonra termal enerjiyi, kollektörden akan sıvı veya gaz gibi bir akışkana aktarır. Kolektörler düz veya kavisli yapıda olabilirler. Düz kollektörler özellikle düşük sıcaklıklı kullanım sıcak suyu için kullanılmakta olup Türkiye’de en yaygın kullanım bu kollektör tipidir. Işınım odaklı olan yapıda olanlar kullanıldıklarında, konsantre güneş enerjisi (CST) sistemleri olarak adlandırılırlar. Sanayide en yaygın kullanımı sıcak su veya buhar şeklindedir. Ayrıca elde edilen ısıl enerjiyi kullanan absorpsiyonlu chillerler ile soğutma da yapabilirler.

NEDEN KULLANILMALIDIR?

Bu soruya cevabı IEA Yol Haritasından alıntı yaprak verebiliriz. Yol haritasına göre faydaları aşağıdaki şekilde sıralayabiliriz;

• CST teknolojisi, yenilenebilir enerji kaynaklarına ve uygulamalarına geçiş yapan çeşitli endüstriler için hibridizasyon ve termal depolama çözümlerinin entegrasyonunu kolaylaştırabilir.

• Biyokütle ile hibritlenirse, bir CST sistemi 7/24 kesintisiz temiz ve yenilenebilir ısı işlemi veya güç üretim operasyonu sağlayabilir.

• Bir termal depolama sistemi ile birleştirilirse, en çok ihtiyaç duyulduğunda veya ekonomik olarak karlı olduğunda ısıtma prosesi uygulaması veya elektrik üretimi için ısı sağlayabilir.

• Geleneksel güç bloğu teknolojisi ile birlikte kullanıldığında, CST, şebekeye ve kamu hizmetlerine dağıtılabilen temiz ve yenilenebilir elektrik sağlar.

• PV ve CST teknolojileri, yenilenebilir enerji proje geliştiricileri tarafından tamamlayıcı özelliklerinden yararlanmak için birleştirilmeye başlanıyor ve CST, güneş çıktığında elektrik sağlamak için kritik termal depolama sistemini sağlıyor.

• Şu anda, elektrik üretimi açısından, CST teknolojileri başlangıçta öngörülenden daha yavaş bir hızda uygulanmaktadır.

SANAYİ SEKTÖRÜNDE DOĞALGAZIN YERİNİ ALABİR Mİ VEYA NE KADARINI KARŞILAYABİLİR?

Çevresel koşullara, ısı ve soğutma taleplerine, yük profillerine ve maliyetlere bağlı olarak güneş enerjisi sistemleri, boyut ve tasarım olarak önemli ölçüde farklılık gösterir. Endüstriyel amaçla kullanılan güneş enerjisi prosesi ısı tesisatları, özellikle yalnızca düşük (<150°C) ila orta (150°C– 400°C) sıcaklıkların gerekli olduğu uygulamalar için konut binalarında kullanılanlara benzerdir. Daha yüksek sıcaklıklar (>400°C) için daha gelişmiş veya konsantre güneş kollektörlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Düşük sıcaklık aralığındaki (<120°C) ısı, ticari olarak temin edilebilen sistemlerle kolaylıkla sağlanabilir. Orta sıcaklıktaki ısı için kullanılan anahtar teknoloji, termal yoğunlaştırıcı teknolojisidir. Parabolik çanak kollektörler, parabolik oluk kollektörler ve Lineer Fresnel kollektörler dahil olmak üzere izleme güneş yoğunlaştırıcıları, 400°C'ye kadar sıcaklıklarda yüksek basınçlı buhar üretebilir. Mevcut endüstriyel uygulamalarda, farklı endüstriyel sektörlerde bulunan proses sıcaklıkları aralığını kapsayan köklü teknolojiler uygundur: Düşük (T < 100ºC), orta (100ºC < T < 250ºC) veya yüksek sıcaklık (250ºC < T < 400ºC).

Endüstrideki küresel ısı talebi incelendiğinde 2021 yılındaki Toplam Enerji tüketiminin 418 EJ olarak güncellendiği tespit edilmiştir. Endüstrideki ısı talebinin çoğu, yüksek sıcaklık proseslerini içerir. Isı, dünya çapındaki endüstrilerin toplam enerji talebinin dörtte üçünü temsil eder ve bunun %70'i, yoğunlaştırılmış güneş enerjisi sistemleriyle daha kolay sağlanan orta ila yüksek sıcaklıktaki ısılardır.

Güneş ısısı uygulamalarının önemli çevresel, politik ve ekonomik faydaları vardır. Çevresel faydalar, zararlı emisyonları azaltma kapasitesinden gelir. CO2 emisyonlarının azaltılması, doğrudan veya dolaylı olarak değiştirilen fosil yakıtların miktarına bağlıdır, yani sistem ısıtma/soğutma için kullanılan karbon bazlı elektriğin yerini aldığında. Lokasyona bağlı olarak, 1,4 MWth (2000 m²) bir sistem, 1,1 MWhth/yıl eşdeğeri üretebilir ve yaklaşık 175 Mt CO2 tasarrufu sağlayabilir.

Politik ve ekonomik faydalar, enerji maliyetlerinde potansiyel tasarruflar ve enerji ithalatını azaltarak enerji güvenliğini iyileştirme olasılığı ile bağlantılıyken, güneş enerjisi sistemlerinin üretimi, ticarileştirilmesi, kurulumu ve bakımı ile ilgili yerel işler yaratır. Yoğunlaştırılmış ısı üretim sistemlerinin standart düz kollektöre göre avantajı odaklama sayesinde yüksek sıcaklık ve yüksek termodinamik verim sağlayabilmesidir. Bu yöntemlerde özellikle güneş takip mekanizması da önemlidir.

CST'nin diğer faydalarından biri, yakalanan ısının düşük enerji kaybıyla uzun süreler boyunca maliyet etkin bir şekilde depolanabilmesidir. Bu, CST'nin güneş parlamadığında elektrik üretmek veya ısı sağlamak için kullanılabileceği anlamına gelir. Küresel olarak, elektrik üretimi için kullanılan çoğu CST tesisi, 3-15 saatlik termal enerji depolaması içerir. Ayrıca, günün en uygun veya en çok gerekli olduğu zamanda (sevk edilebilirlik) ısı veya elektrik sağlamak için kolayca hibritlenebilir veya Termal Enerji Depolama sistemleri (TES) ile birleştirilebilirler.

Ülkemizi incelediğimizde sanayi sektöründeki enerji tüketiminin büyük bir kısmının enerji yoğun sektörler tarafından gerçekleştirildiğini görmekteyiz. Söz konusu sektörler için ve farklı üretim prosesleri dikkate alındığında sanayi kaynaklı talebin %50 sinin güneş enerjisine dayalı ısı üretim sistemleri ile karşılanabileceği öngörülebilir. Bu çerçevede sanayide 6.000 MW’lık solar ısı üretim tesisi kurulumu yapıldığında yıllık 12,3 Milyon MWh tasarruf ve 2 MtCO2/yıl emisyonu azaltımı sağlanacağı değerlendirilmektedir. Tabi ki kurulum için gerekli alan ve altyapı konusu başka bir araştırma konusu olmalıdır.

Kaynak: Türkiye Atık Isı Değerlendirme Projesi-Görev A Raporu ekleri https://enerji.gov.tr/enerji-verimliligi-isi-ve-kojenerasyon